Старіння гумових полімерних матеріалів зазвичай невіддільне від камери для випробувань на старіння. Theкамера для випробування озонового старінняє важливим обладнанням для тестування гумових матеріалів. Камера для випробувань озонового старіння може визначити надійність гумових виробів, виявити їх дефекти, а потім покращити та підвищити конкурентоспроможність продукції, тим самим допомагаючи компаніям контролювати витрати та збільшувати прибуток.
BOTO є виробником, що спеціалізується на виробництві обладнання для екологічних випробувань з більш ніж 20-річним досвідом роботи в галузі.Серія камер для тестування температури та вологості, серія камер для тестування на старіння, машина для механічних екологічних випробуваньта інші серії випробувальних камер є нашими вигідними продуктами. Якщо у вас є якісь потреби, зв'яжіться з нами вчасно.
До полімерних матеріалів належать пластмаси, гума, волокно, плівка, клей і покриття. Завдяки багатьом потенційним властивостям, які перевершують традиційні конструкційні матеріали, вони все частіше використовуються у військовій та цивільній сферах. Полімерні матеріали мають невелику вагу, високу міцність, стійкість до корозії, хороші захисні властивості. Вони широко використовуються в авіації, автомобілях, кораблях, інфраструктурі, військовій продукції та інших сферах.
Однак під час обробки, зберігання та використання внаслідок спільного впливу внутрішніх і зовнішніх факторів, таких як світло, тепло, кисень, вода, високоенергетичне випромінювання, хімічна та біологічна ерозія, хімічний склад і структура полімерних матеріалів зазнають змін. ряд змін, і фізичні властивості також погіршаться відповідно, наприклад, твердіння, липкість, крихкість, зміна кольору, втрата міцності тощо. Це явище називається старінням полімерних матеріалів. Сутність старіння полімерного матеріалу полягає у зміні фізичної або хімічної структури, яка проявляється у поступовому зниженні характеристик матеріалу та втраті ним належної споживчої вартості.
Старіння та руйнування полімерних матеріалів стало однією з ключових проблем, що обмежують подальший розвиток і застосування полімерних матеріалів.
Феномен старіння
Через різні різновиди полімерів і різні умови використання існують різні явища та характеристики старіння. Наприклад, сільськогосподарська поліетиленова плівка змінює колір, стає крихкою та втрачає прозорість після впливу сонця та дощу; на авіаційному оргсклі після тривалого використання з’являються сріблясті смуги та знижується прозорість; гумові вироби після тривалого використання втрачають еластичність, твердіють, тріскаються, стають м’якими та липкими; фарба втрачає блиск, пудриться, з’являється бульбашки та лущиться після тривалого використання. Явище старіння можна підсумувати такими чотирма змінами:
1. Зміни зовнішності
Плями, плями, сріблясті смуги, тріщини, іній, порошок, липкість, викривлення, риб’ячі очі, зморшки, усадка, опіки, оптичні спотворення та зміни оптичного кольору.
2. Зміни фізичних властивостей
Включаючи зміни в розчинності, набуханні, реологічних властивостях, холодостійкості, термостійкості, водопроникності та повітропроникності.
3. Зміни механічних властивостей
Зміни таких властивостей, як міцність на розтяг, міцність на вигин, міцність на зсув, міцність на удар, відносне подовження та релаксація напруги.
4. Зміни електричних властивостей
Такі як зміни поверхневого опору, об’ємного опору, діелектричної проникності та міцності електричного пробою.
Фактори старіння
Фізичні властивості полімерних матеріалів тісно пов'язані з їх хімічною будовою та структурою агрегатів. Хімічна структура — це довга ланцюгова структура макромолекул, з’єднаних ковалентними зв’язками, а агрегатна структура — це просторова структура, в якій багато макромолекул розташовані та упорядковані молекулярними силами, наприклад кристалічні, аморфні та кристало-аморфні.
Міжмолекулярні сили, які підтримують структуру агрегату, включають сили іонного зв’язку, сили металевого зв’язку, сили ковалентного зв’язку та сили Ван-дер-Ваальса. Фактори навколишнього середовища можуть спричинити зміни міжмолекулярних сил, навіть розрив ланцюга або відщеплення певних груп, що зрештою призведе до руйнування агрегатної структури матеріалу та зміни фізичних властивостей матеріалу. Зазвичай на старіння полімерних матеріалів впливають два фактори: внутрішні та зовнішні фактори.
Внутрішні фактори
1. Хімічна будова полімерів
Старіння полімерів тісно пов'язане з їх власною хімічною структурою. Частини слабкого зв’язку хімічної структури легко піддаються впливу зовнішніх факторів і розриваються, перетворюючись на вільні радикали. Цей вільний радикал є відправною точкою для ініціювання вільнорадикальних реакцій.
2. Фізична форма
Деякі молекулярні зв’язки полімерів розташовані впорядковано, а інші – невпорядковані. Упорядковані молекулярні зв’язки можуть утворювати кристалічні області, а невпорядковані молекулярні зв’язки є аморфними областями. Морфологія багатьох полімерів не однорідна, а напівкристалічна, з як кристалічними, так і аморфними ділянками. Реакція старіння починається з аморфної ділянки.
3. Стереоскопічна закономірність
Стереоскопічна регулярність полімеру тісно пов'язана з його кристалічністю. Як правило, звичайні полімери мають кращу стійкість до старіння, ніж випадкові полімери.
4. Молекулярна маса та її загальний розподіл
Молекулярна маса полімеру має мало спільного зі старінням, але розподіл молекулярної маси має великий вплив на ефективність старіння полімеру. Чим ширший розподіл, тим легше старіти, оскільки чим ширший розподіл, тим більше кінцевих груп, і тим легше викликати реакції старіння.
5. Мікродомішки металів та інші домішки
Коли полімери обробляються, вони вступають у контакт з металами, і сліди металів можуть бути змішані, або деякі металеві каталізатори можуть залишитися під час полімеризації, що вплине на початок автоокислення (тобто старіння).
Зовнішні фактори
1. Вплив температури
З підвищенням температури рух полімерних ланцюгів посилюється. Як тільки енергія дисоціації хімічних зв’язків буде перевищена, це спричинить термічну деградацію полімерних ланцюгів або розщеплення груп. В даний час існує велика кількість літературних повідомлень про термічну деградацію полімерних матеріалів; при зниженні температури часто погіршуються механічні властивості матеріалу. Критичні температурні точки, тісно пов’язані з механічними властивостями, включають температуру склування T, температуру в’язкої течії Tf і температуру плавлення Tm. Фізичний стан матеріалу можна розділити на скляний стан, високопружний стан і стан в’язкої текучості.
2. Вплив вологості
Вплив вологості на полімерні матеріали можна пояснити набуханням і розчиненням води на матеріалі, що змінює міжмолекулярні сили, які підтримують агрегатну структуру полімерного матеріалу, тим самим руйнуючи агрегатний стан матеріалу. Особливо для незшитих аморфних полімерів вплив вологості надзвичайно очевидний, що призведе до набухання або навіть розпаду полімерного матеріалу в агрегатному стані, тим самим погіршуючи характеристики матеріалу; для кристалічної пластмаси або волокна через наявність обмежень на проникнення води вплив вологості не дуже очевидний.
3. Вплив кисню
Кисень є основною причиною старіння полімерних матеріалів. Завдяки проникності для кисню кристалічні полімери більш стійкі до окислення, ніж аморфні полімери. Кисень спочатку атакує слабкі ланки головного ланцюга полімерів, такі як подвійні зв’язки, гідроксильні групи, групи водню або атоми на третинних атомах вуглецю, утворюючи полімерні пероксильні радикали або пероксиди, а потім викликає розрив основного ланцюга в цьому положенні. У важких випадках молекулярна маса полімеру значно зменшується, температура склування знижується, і полімер стає липким. У присутності певних ініціаторів або елементів перехідних металів, які легко розкладаються на вільні радикали, спостерігається тенденція до інтенсифікації реакції окислення.
4. Фотостаріння
Те, чи полімер піддається дії світла і викликає розрив молекулярного ланцюга, залежить від відносного розміру енергії світла та енергії дисоціації та чутливості хімічної структури полімеру до світлових хвиль. Через наявність озонового шару та атмосфери на поверхні землі діапазон довжин хвиль сонячного світла, який може досягати землі, становить від 290 нм до 4300 нм. Лише світлові хвилі в ультрафіолетовій області мають енергію світлової хвилі, що перевищує енергію розриву хімічних зв’язків, що призведе до розриву хімічних зв’язків полімерів.
Наприклад, ультрафіолетове випромінювання з довжиною хвилі від 300 до 400 нм може поглинатися полімерами, що містять карбонільні групи та подвійні зв’язки, викликаючи розрив макромолекулярних ланцюгів, зміну хімічної структури та погіршення властивостей матеріалу; поліетилентерефталат має сильне поглинання ультрафіолетових променів 280 нм, а продуктами деградації в основному є CO, H і CH; поліолефіни, що містять лише CC-зв'язки, не поглинають ультрафіолетові промені, але в присутності невеликої кількості домішок, таких як карбонільні групи, ненасичені зв'язки, гідропероксидні групи, залишки каталізатора, ароматичні вуглеводні та елементи перехідних металів, вони можуть сприяти фотоокисленню. реакція поліолефінів.
5. Вплив хімічних середовищ
Хімічні середовища можуть відігравати роль лише тоді, коли вони проникають всередину полімерних матеріалів. Ці ефекти включають ковалентні та вторинні зв’язки. Дія ковалентних зв'язків проявляється у вигляді розриву ланцюга, зшивання, приєднання або комбінації цих ефектів полімерних ланцюгів. Це необоротний хімічний процес; хоча руйнування вторинних зв'язків хімічними середовищами не викликає змін хімічної структури, агрегатна структура матеріалу зміниться, викликаючи відповідні зміни його фізичних властивостей.
Фізичні зміни, такі як розтріскування під дією зовнішнього середовища, розтріскування розчинення та пластифікація є типовими проявами хімічного старіння полімерних матеріалів.
Шляхом усунення розтріскування розчинення є усунення внутрішньої напруги матеріалу. Відпал після формування матеріалу сприяє усуненню внутрішньої напруги матеріалу. Пластифікація - це коли рідке середовище постійно контактує з полімерним матеріалом. Взаємодія між полімером і маломолекулярним середовищем частково замінює взаємодію між полімерами, полегшуючи рух сегментів полімерного ланцюга, що проявляється у зниженні температури склування, зниженні міцності, твердості та модуля пружності. матеріалу та збільшення відносного подовження при розриві.
6. Біологічне старіння
Оскільки майже всі пластикові вироби використовують різноманітні добавки в процесі обробки, вони часто стають джерелом живлення для цвілі. Коли цвіль росте, вона поглинає поживні речовини на поверхні та всередині пластику та перетворюється на міцелій, який також є провідником, таким чином зменшуючи ізоляцію пластику, змінюючи його вагу та відшаровуючись у важких випадках. Метаболіти росту цвілі містять органічні кислоти та токсини, які роблять поверхню пластику липкою, знебарвленою, крихкою та зменшують гладкість, а також спричиняють захворювання людей, які мають тривалий контакт із таким запліснявілим пластиком.
Полісахаридні природні полімери та їх модифіковані сполуки можуть бути перероблені в одноразові плівки, листи, контейнери, спінені вироби, що розкладаються, тощо шляхом змішування та модифікації із звичайними пластиками. Їхні відходи можуть бути поступово гідролізовані до малих молекулярних сполук завдяки втручанню ферментів розкладання полісахаридів природних полімерів, таких як амілаза, які широко присутні в природному середовищі, і, нарешті, розкладаються на чистий вуглекислий газ і воду, повертаючись до біосфери. Виходячи з цих переваг, полісахаридні природні полімерні сполуки, представлені крохмалем, досі є важливим компонентом пластмас, що розкладаються.
ТОВ "БОТО ГРУП" є професійним виробником різноманітного обладнання для тестування більше 20 років.
Якщо у вас виникли запитання, ласкаво просимо на нашу фабрику для отримання вказівок!